Είναι πραγματικό ή φανταστικό; Πώς ο εγκέφαλός σας λέει τη διαφορά. | Περιοδικό Quanta

Είναι αυτή η πραγματική ζωή; Αυτό είναι απλώς φαντασία;

Αυτοί δεν είναι μόνο στίχοι από το τραγούδι των Queen "Bohemian Rhapsody". Είναι επίσης οι ερωτήσεις στις οποίες ο εγκέφαλος πρέπει να απαντά συνεχώς κατά την επεξεργασία ροών οπτικών σημάτων από τα μάτια και καθαρά νοητικών εικόνων που βγαίνουν από τη φαντασία. Μελέτες σάρωσης εγκεφάλου έχουν επανειλημμένα διαπιστώσει ότι το να βλέπεις κάτι και να το φαντάζεσαι προκαλούν πολύ παρόμοια μοτίβα νευρικής δραστηριότητας. Ωστόσο, για τους περισσότερους από εμάς, οι υποκειμενικές εμπειρίες που παράγουν είναι πολύ διαφορετικές.

«Μπορώ να κοιτάξω έξω από το παράθυρό μου αυτή τη στιγμή, και αν το θέλω, μπορώ να φανταστώ έναν μονόκερο να περπατά στο δρόμο», είπε Θωμάς Νασελάρης, αναπληρωτής καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Μινεσότα. Ο δρόμος θα φαινόταν αληθινός και ο μονόκερος όχι. «Είναι πολύ ξεκάθαρο για μένα», είπε. Η γνώση ότι οι μονόκεροι είναι μυθικοί ελάχιστα παίζει σε αυτό: Ένα απλό φανταστικό λευκό άλογο θα φαινόταν εξίσου εξωπραγματικό.

Λοιπόν «γιατί δεν έχουμε συνεχώς παραισθήσεις;» ερωτηθείς Nadine Dijkstra, μεταδιδακτορικός υπότροφος στο University College του Λονδίνου. Μια μελέτη που ηγήθηκε της, δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Nature Communications, παρέχει μια ενδιαφέρουσα απάντηση: Ο εγκέφαλος αξιολογεί τις εικόνες που επεξεργάζεται σε σχέση με ένα «κατώφλι πραγματικότητας». Εάν το σήμα περάσει το όριο, ο εγκέφαλος πιστεύει ότι είναι πραγματικό. αν δεν το κάνει, ο εγκέφαλος νομίζει ότι το φαντάστηκε.

Ένα τέτοιο σύστημα λειτουργεί καλά τις περισσότερες φορές επειδή τα φανταστικά σήματα είναι συνήθως αδύναμα. Αλλά αν ένα φανταστικό σήμα είναι αρκετά ισχυρό για να περάσει το κατώφλι, ο εγκέφαλος το θεωρεί πραγματικότητα.

Αν και ο εγκέφαλος είναι πολύ ικανός στην αξιολόγηση των εικόνων στο μυαλό μας, φαίνεται ότι «αυτό το είδος ελέγχου της πραγματικότητας είναι ένας σοβαρός αγώνας», είπε. Λαρς Μάκλι, καθηγητής οπτικών και γνωστικών νευροεπιστημών στο Πανεπιστήμιο της Γλασκώβης. Τα νέα ευρήματα εγείρουν ερωτήματα σχετικά με το εάν παραλλαγές ή αλλοιώσεις σε αυτό το σύστημα θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε παραισθήσεις, επεμβατικές σκέψεις ή ακόμα και όνειρα.

«Έχουν κάνει εξαιρετική δουλειά, κατά τη γνώμη μου, αντιμετωπίζοντας ένα θέμα για το οποίο οι φιλόσοφοι συζητούσαν εδώ και αιώνες και προσδιορίζοντας μοντέλα με προβλέψιμα αποτελέσματα και δοκιμάζοντας τα», είπε ο Νασελάρης.

Όταν αναμειγνύονται οι αντιλήψεις και η φαντασία

Η μελέτη της Dijkstra για φανταστικές εικόνες γεννήθηκε τις πρώτες μέρες της πανδημίας Covid-19, όταν οι καραντίνες και τα lockdown διέκοψαν την προγραμματισμένη εργασία της. Βαριασμένη, άρχισε να μελετά την επιστημονική βιβλιογραφία για τη φαντασία - και μετά πέρασε ώρες χτενίζοντας χαρτιά για ιστορικές αναφορές για το πώς οι επιστήμονες δοκίμασαν μια τόσο αφηρημένη έννοια. Έτσι κατέληξε σε μια μελέτη του 1910 που διεξήχθη από την ψυχολόγο Mary Cheves West Perky.

Ο Πέρκι ζήτησε από τους συμμετέχοντες να απεικονίσουν φρούτα ενώ κοιτούσαν επίμονα έναν κενό τοίχο. Καθώς το έκαναν, πρόβαλλε κρυφά εξαιρετικά αχνές εικόνες αυτών των φρούτων —τόσο αχνές που μόλις φαίνονται— στον τοίχο και ρώτησε τους συμμετέχοντες αν έβλεπαν κάτι. Κανείς τους δεν πίστευε ότι έβλεπε κάτι αληθινό, αν και σχολίασαν πόσο ζωντανή φαινόταν η φανταστική τους εικόνα. «Αν δεν ήξερα ότι φανταζόμουν, θα το πίστευα αληθινό», είπε ένας από τους συμμετέχοντες.

Το συμπέρασμα του Perky ήταν ότι όταν η αντίληψή μας για κάτι ταιριάζει με αυτό που ξέρουμε ότι φανταζόμαστε, θα υποθέσουμε ότι είναι φανταστικό. Τελικά έγινε γνωστό στην ψυχολογία ως το φαινόμενο Perky. «Είναι ένα τεράστιο κλασικό», είπε Μπενς Νανάι, καθηγητής φιλοσοφικής ψυχολογίας στο Πανεπιστήμιο της Αμβέρσας. Έγινε κάπως «υποχρεωτικό πράγμα όταν γράφετε για εικόνες να πείτε τα δύο σεντ σας για το πείραμα Perky».

Στη δεκαετία του 1970, ο ερευνητής ψυχολογίας Sydney Joelson Segal αναβίωσε το ενδιαφέρον για το έργο του Perky ενημερώνοντας και τροποποιώντας το πείραμα. Σε μια μελέτη παρακολούθησης, ο Segal ζήτησε από τους συμμετέχοντες να φανταστούν κάτι, όπως τον ορίζοντα της Νέας Υόρκης, ενώ εκείνος πρόβαλλε κάτι άλλο αχνά στον τοίχο - όπως μια ντομάτα. Αυτό που είδαν οι συμμετέχοντες ήταν ένας συνδυασμός της φανταστικής εικόνας και της πραγματικής, όπως ο ορίζοντα της Νέας Υόρκης στο ηλιοβασίλεμα. Τα ευρήματα του Segal υποδεικνύουν ότι η αντίληψη και η φαντασία μπορεί μερικές φορές να «αναμιγνύονται κυριολεκτικά», είπε ο Nanay.

Δεν πέτυχαν όλες οι μελέτες που στόχευαν να αναπαράγουν τα ευρήματα του Perky. Ορισμένες από αυτές περιελάμβαναν επαναλαμβανόμενες δοκιμές για τους συμμετέχοντες, οι οποίες θόλωσαν τα αποτελέσματα: Μόλις οι άνθρωποι γνωρίζουν τι προσπαθείτε να δοκιμάσετε, τείνουν να αλλάζουν τις απαντήσεις τους σε αυτό που πιστεύουν ότι είναι σωστό, είπε ο Νασελάρης.

Έτσι Dijkstra, υπό τη διεύθυνση του Στιβ Φλέμινγκ, ειδικός στη μεταγνώση στο University College του Λονδίνου, δημιούργησε μια σύγχρονη εκδοχή του πειράματος που απέφυγε το πρόβλημα. Στη μελέτη τους, οι συμμετέχοντες δεν είχαν ποτέ την ευκαιρία να επεξεργαστούν τις απαντήσεις τους επειδή δοκιμάστηκαν μόνο μία φορά. Η εργασία μοντελοποίησε και εξέτασε το φαινόμενο Perky και δύο άλλες ανταγωνιστικές υποθέσεις για το πώς ο εγκέφαλος ξεχωρίζει την πραγματικότητα και τη φαντασία.

Δίκτυα αξιολόγησης

Μία από αυτές τις εναλλακτικές υποθέσεις λέει ότι ο εγκέφαλος χρησιμοποιεί τα ίδια δίκτυα για την πραγματικότητα και τη φαντασία, αλλά ότι οι σαρώσεις εγκεφάλου λειτουργικής μαγνητικής τομογραφίας (fMRI) δεν έχουν αρκετά υψηλή ανάλυση ώστε οι νευροεπιστήμονες να διακρίνουν τις διαφορές στον τρόπο χρήσης των δικτύων. Μία από τις μελέτες του Muckli, για παράδειγμα, υποδηλώνει ότι στον οπτικό φλοιό του εγκεφάλου, ο οποίος επεξεργάζεται τις εικόνες, οι φανταστικές εμπειρίες κωδικοποιούνται σε ένα πιο επιφανειακό στρώμα από ότι οι πραγματικές εμπειρίες.

Με τη λειτουργική απεικόνιση του εγκεφάλου, "στριβίζουμε τα μάτια μας", είπε ο Muckli. Μέσα σε κάθε ισοδύναμο ενός pixel σε μια σάρωση εγκεφάλου, υπάρχουν περίπου 1,000 νευρώνες και δεν μπορούμε να δούμε τι κάνει ο καθένας.

Η άλλη υπόθεση, προτείνονται από μελέτες με επικεφαλής τον Τζόελ Πίρσον στο Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας, είναι ότι τα ίδια μονοπάτια στον εγκέφαλο κωδικοποιούν τόσο για τη φαντασία όσο και για την αντίληψη, αλλά η φαντασία είναι απλώς μια πιο αδύναμη μορφή αντίληψης.

Κατά τη διάρκεια του lockdown της πανδημίας, οι Dijkstra και Fleming προσλήφθηκαν για μια διαδικτυακή μελέτη. Σε τετρακόσιους συμμετέχοντες είπαν να κοιτάξουν μια σειρά από εικόνες γεμάτες στατική και να φανταστούν διαγώνιες γραμμές που γέρνουν μέσα από αυτές προς τα δεξιά ή προς τα αριστερά. Μεταξύ κάθε δοκιμής, τους ζητήθηκε να βαθμολογήσουν πόσο ζωντανή ήταν η εικόνα σε μια κλίμακα από το 1 έως το 5. Αυτό που οι συμμετέχοντες δεν γνώριζαν ήταν ότι στην τελευταία δοκιμή, οι ερευνητές αύξησαν αργά την ένταση μιας αμυδρής προβαλλόμενης εικόνας διαγώνιων γραμμών — κλίση είτε προς την κατεύθυνση που είπαν στους συμμετέχοντες να φανταστούν είτε προς την αντίθετη κατεύθυνση. Στη συνέχεια, οι ερευνητές ρώτησαν τους συμμετέχοντες εάν αυτό που είδαν ήταν πραγματικό ή φανταστικό.

Η Dijkstra περίμενε ότι θα έβρισκε το φαινόμενο Perky - ότι όταν η φανταστική εικόνα ταίριαζε με την προβαλλόμενη, οι συμμετέχοντες θα έβλεπαν την προβολή ως προϊόν της φαντασίας τους. Αντίθετα, οι συμμετέχοντες ήταν πολύ πιο πιθανό να πιστεύουν ότι η εικόνα ήταν πραγματικά εκεί.

Ωστόσο, υπήρχε τουλάχιστον μια ηχώ του φαινομένου Perky σε αυτά τα αποτελέσματα: Οι συμμετέχοντες που νόμιζαν ότι η εικόνα ήταν εκεί την είδαν πιο ζωντανά από τους συμμετέχοντες που νόμιζαν ότι ήταν όλη τους η φαντασία.

Σε ένα δεύτερο πείραμα, η Dijkstra και η ομάδα της δεν παρουσίασαν εικόνα κατά την τελευταία δοκιμή. Αλλά το αποτέλεσμα ήταν το ίδιο: Οι άνθρωποι που βαθμολόγησαν αυτό που έβλεπαν ως πιο ζωντανό ήταν επίσης πιο πιθανό να το βαθμολογήσουν ως πραγματικό.

Οι παρατηρήσεις υποδηλώνουν ότι οι εικόνες στο μάτι του μυαλού μας και οι πραγματικές αντιληπτές εικόνες στον κόσμο αναμειγνύονται μεταξύ τους, είπε ο Dijkstra. «Όταν αυτό το μικτό σήμα είναι ισχυρό ή αρκετά ζωντανό, νομίζουμε ότι αντανακλά την πραγματικότητα». Είναι πιθανό ότι υπάρχει κάποιο όριο πάνω από το οποίο τα οπτικά σήματα αισθάνονται αληθινά στον εγκέφαλο και κάτω από το οποίο αισθάνονται φαντασμένα, σκέφτεται. Θα μπορούσε όμως να υπάρξει και μια πιο σταδιακή συνέχεια.

Για να μάθουν τι συμβαίνει μέσα σε έναν εγκέφαλο που προσπαθεί να διακρίνει την πραγματικότητα από τη φαντασία, οι ερευνητές ανέλυσαν εκ νέου σαρώσεις εγκεφάλου από προηγούμενη μελέτη στην οποία 35 συμμετέχοντες φαντάστηκαν και αντιλήφθηκαν έντονα διάφορες εικόνες, από ποτιστήρια μέχρι κοκόρια.

Σε συμφωνία με άλλες μελέτες, διαπίστωσαν ότι τα μοτίβα δραστηριότητας στον οπτικό φλοιό και στα δύο σενάρια ήταν πολύ παρόμοια. «Η ζωντανή εικόνα μοιάζει περισσότερο με την αντίληψη, αλλά το αν η αμυδρή αντίληψη μοιάζει περισσότερο με την εικόνα είναι λιγότερο σαφές», είπε ο Ντάικστρα. Υπήρχαν υπαινιγμοί ότι η εξέταση μιας αχνής εικόνας θα μπορούσε να δημιουργήσει ένα μοτίβο παρόμοιο με αυτό της φαντασίας, αλλά οι διαφορές δεν ήταν σημαντικές και πρέπει να εξεταστούν περαιτέρω.

Αυτό που είναι ξεκάθαρο είναι ότι ο εγκέφαλος πρέπει να μπορεί να ρυθμίζει με ακρίβεια πόσο ισχυρή είναι μια νοητική εικόνα για να αποφευχθεί η σύγχυση μεταξύ φαντασίας και πραγματικότητας. «Ο εγκέφαλος έχει αυτή την πραγματικά προσεκτική πράξη εξισορρόπησης που πρέπει να εκτελέσει», είπε ο Νασελάρης. «Κατά κάποιο τρόπο θα ερμηνεύσει τις νοητικές εικόνες τόσο κυριολεκτικά όσο και τις οπτικές εικόνες».

Βρήκαν ότι η ισχύς του σήματος μπορεί να διαβαστεί ή να ρυθμιστεί στον μετωπιαίο φλοιό, ο οποίος αναλύει τα συναισθήματα και τις αναμνήσεις (μεταξύ των άλλων καθηκόντων του). Αλλά δεν είναι ακόμη σαφές τι καθορίζει τη ζωντάνια μιας νοητικής εικόνας ή τη διαφορά μεταξύ της ισχύος του σήματος της εικόνας και του ορίου της πραγματικότητας. Θα μπορούσε να είναι ένας νευροδιαβιβαστής, αλλαγές στις νευρωνικές συνδέσεις ή κάτι εντελώς διαφορετικό, είπε ο Naselaris.

Θα μπορούσε ακόμη και να είναι ένα διαφορετικό, άγνωστο υποσύνολο νευρώνων που θέτει το κατώφλι της πραγματικότητας και υπαγορεύει εάν ένα σήμα πρέπει να εκτραπεί σε μια οδό για φανταστικές εικόνες ή σε μια διαδρομή για αληθινά αντιληπτές - ένα εύρημα που θα συνέδεε την πρώτη και την τρίτη υπόθεση μεταξύ τους. , είπε ο Muckli.

Παρόλο που τα ευρήματα διαφέρουν από τα δικά του αποτελέσματα, τα οποία υποστηρίζουν την πρώτη υπόθεση, στον Muckli αρέσει η συλλογιστική τους. Είναι ένα «συναρπαστικό χαρτί», είπε. Είναι ένα «ενδιαφέρον συμπέρασμα».

Αλλά η φαντασία είναι μια διαδικασία που περιλαμβάνει πολύ περισσότερα από το να κοιτάς απλώς μερικές γραμμές σε ένα θορυβώδες φόντο, είπε Πέτερ Τσε, καθηγητής γνωσιακής νευροεπιστήμης στο Dartmouth College. Φαντασία, είπε, είναι η ικανότητα να κοιτάς τι υπάρχει στο ντουλάπι σου και να αποφασίζεις τι να φτιάξεις για δείπνο ή (αν είσαι οι αδερφοί Ράιτ) να πάρεις μια προπέλα, να την κολλήσεις σε ένα φτερό και να τη φανταστείς να πετάει.

Οι διαφορές μεταξύ των ευρημάτων του Perky και του Dijkstra θα μπορούσαν να οφείλονται εξ ολοκλήρου στις διαφορές στις διαδικασίες τους. Αλλά υπαινίσσονται επίσης μια άλλη πιθανότητα: ότι θα μπορούσαμε να αντιλαμβανόμαστε τον κόσμο διαφορετικά από τους προγόνους μας.

Η μελέτη της δεν επικεντρώθηκε στην πίστη στην πραγματικότητα μιας εικόνας, αλλά ήταν περισσότερο στην «αίσθηση» της πραγματικότητας, είπε η Dijkstra. Οι συγγραφείς εικάζουν ότι επειδή οι προβαλλόμενες εικόνες, το βίντεο και άλλες αναπαραστάσεις της πραγματικότητας είναι συνηθισμένες στον 21ο αιώνα, ο εγκέφαλός μας μπορεί να έχει μάθει να αξιολογεί την πραγματικότητα ελαφρώς διαφορετικά από ότι οι άνθρωποι μόλις πριν από έναν αιώνα.

Παρόλο που οι συμμετέχοντες σε αυτό το πείραμα «δεν περίμεναν να δουν κάτι, είναι ακόμα πιο αναμενόμενο από ό,τι αν βρίσκεσαι στο 1910 και δεν έχεις δει ποτέ προβολέα στη ζωή σου», είπε ο Dijkstra. Το όριο της πραγματικότητας σήμερα είναι επομένως πιθανότατα πολύ χαμηλότερο από ό,τι στο παρελθόν, επομένως μπορεί να χρειαστεί μια φανταστική εικόνα που είναι πολύ πιο ζωντανή για να περάσει το κατώφλι και να μπερδέψει τον εγκέφαλο.

Μια βάση για ψευδαισθήσεις

Τα ευρήματα ανοίγουν ερωτήματα σχετικά με το εάν ο μηχανισμός θα μπορούσε να σχετίζεται με ένα ευρύ φάσμα συνθηκών στις οποίες η διάκριση μεταξύ φαντασίας και αντίληψης διαλύεται. Ο Dijkstra εικάζει, για παράδειγμα, ότι όταν οι άνθρωποι αρχίζουν να κοιμούνται και η πραγματικότητα αρχίζει να συνδυάζεται με τον κόσμο των ονείρων, το κατώφλι της πραγματικότητας μπορεί να πέσει. Σε συνθήκες όπως η σχιζοφρένεια, όπου υπάρχει μια «γενική ανάλυση της πραγματικότητας», θα μπορούσε να υπάρξει ένα ζήτημα βαθμονόμησης, είπε ο Dijkstra.

«Στην ψύχωση, θα μπορούσε να είναι είτε ότι η εικόνα τους είναι τόσο καλή που απλώς φτάνει σε αυτό το όριο είτε μπορεί να είναι ότι το κατώφλι τους είναι εκτός λειτουργίας», είπε. Καρολίνα Λέμπερτ, επίκουρος καθηγητής ψυχολογίας στο Πανεπιστήμιο Adelphi που δεν συμμετείχε στη μελέτη. Μερικές μελέτες έχουν βρει ότι σε άτομα που έχουν παραισθήσεις, υπάρχει ένα είδος αισθητηριακής υπερκινητικότητας, που υποδηλώνει ότι το σήμα εικόνας είναι αυξημένο. Ωστόσο, χρειάζεται περισσότερη έρευνα για να διαπιστωθεί ο μηχανισμός με τον οποίο εμφανίζονται οι ψευδαισθήσεις, πρόσθεσε. «Σε τελική ανάλυση, οι περισσότεροι άνθρωποι που βιώνουν ζωντανές εικόνες δεν έχουν παραισθήσεις».

Ο Nanay πιστεύει ότι θα ήταν ενδιαφέρον να μελετήσουμε τα κατώφλια πραγματικότητας των ανθρώπων που έχουν υπερφαντασία, μια εξαιρετικά ζωντανή φαντασία που συχνά συγχέουν με την πραγματικότητα. Ομοίως, υπάρχουν καταστάσεις στις οποίες οι άνθρωποι υποφέρουν από πολύ δυνατές φανταστικές εμπειρίες που γνωρίζουν ότι δεν είναι πραγματικές, όπως όταν έχουν παραισθήσεις στα ναρκωτικά ή σε διαυγή όνειρα. Σε καταστάσεις όπως η διαταραχή μετατραυματικού στρες, οι άνθρωποι συχνά «αρχίζουν να βλέπουν πράγματα που δεν ήθελαν» και αισθάνονται πιο αληθινά από ό,τι θα έπρεπε, είπε ο Dijkstra.

Μερικά από αυτά τα προβλήματα μπορεί να περιλαμβάνουν αποτυχίες στους μηχανισμούς του εγκεφάλου που συνήθως βοηθούν στην πραγματοποίηση αυτών των διακρίσεων. Ο Dijkstra πιστεύει ότι μπορεί να είναι γόνιμο να δούμε τα κατώφλια πραγματικότητας των ανθρώπων που έχουν αφαντασία, την αδυναμία να φανταστούν συνειδητά νοητικές εικόνες.

Οι μηχανισμοί με τους οποίους ο εγκέφαλος διακρίνει αυτό που είναι πραγματικό από αυτό που είναι φανταστικό θα μπορούσαν επίσης να σχετίζονται με τον τρόπο διάκρισης μεταξύ πραγματικών και ψεύτικων (μη αυθεντικών) εικόνων. Σε έναν κόσμο όπου οι προσομοιώσεις πλησιάζουν περισσότερο στην πραγματικότητα, η διάκριση μεταξύ πραγματικών και ψεύτικων εικόνων θα γίνεται όλο και πιο δύσκολη, είπε ο Lempert. «Νομίζω ότι ίσως είναι μια πιο σημαντική ερώτηση από ποτέ».

Η Dijkstra και η ομάδα της εργάζονται τώρα για να προσαρμόσουν το πείραμά τους ώστε να λειτουργήσει σε έναν σαρωτή εγκεφάλου. «Τώρα που τελείωσε το lockdown, θέλω να κοιτάξω ξανά τους εγκεφάλους», είπε.

Ελπίζει τελικά να καταλάβει αν μπορούν να χειραγωγήσουν αυτό το σύστημα για να κάνουν τη φαντασία να αισθάνεται πιο αληθινή. Για παράδειγμα, η εικονική πραγματικότητα και τα νευρικά εμφυτεύματα διερευνώνται τώρα για ιατρικές θεραπείες, όπως για να βοηθήσουν τους τυφλούς να δουν ξανά. Η ικανότητα να κάνεις τις εμπειρίες να αισθάνονται περισσότερο ή λιγότερο πραγματικές, είπε, θα μπορούσε να είναι πολύ σημαντική για τέτοιες εφαρμογές.

Δεν είναι παράξενο, δεδομένου ότι η πραγματικότητα είναι ένα κατασκεύασμα του εγκεφάλου.

«Κάτω από το κρανίο μας, όλα είναι φτιαγμένα», είπε ο Muckli. «Κατασκευάζουμε εξ ολοκλήρου τον κόσμο, με τον πλούτο και τη λεπτομέρεια, το χρώμα και τον ήχο, το περιεχόμενο και τον ενθουσιασμό του. … Δημιουργείται από τους νευρώνες μας.”

Αυτό σημαίνει ότι η πραγματικότητα ενός ατόμου θα είναι διαφορετική από εκείνη ενός άλλου ατόμου, είπε ο Dijkstra: «Η γραμμή μεταξύ φαντασίας και πραγματικότητας δεν είναι τόσο σταθερή».